數(shù)控加工設(shè)備專用夾具設(shè)計探究

陳勇

摘?要：本文基于筆者的相關(guān)研究和查閱資料，首先從數(shù)控加工設(shè)備的專用夾具設(shè)計中的注意點出發(fā)，然后從定位設(shè)計、剛度設(shè)計、夾緊裝置設(shè)計、安裝設(shè)計四個方面著手，詳細的闡述了數(shù)控加工設(shè)備的設(shè)計過程。

關(guān)鍵詞：數(shù)控加工設(shè)備;專用夾具;設(shè)計

一、緒論

伴隨著“中國制造2025”計劃的提出，我國對于制造業(yè)的自主發(fā)展也越發(fā)的重視起來。自動化設(shè)備是制造業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，被廣泛應(yīng)用于各個制造業(yè)領(lǐng)域中，尤其是在機械加工領(lǐng)域，數(shù)控加工設(shè)備已經(jīng)基本普及，關(guān)于數(shù)控加工設(shè)備的發(fā)展也在不斷地深化。數(shù)控加工設(shè)備的專用夾具設(shè)計非常關(guān)鍵，合理的夾具設(shè)計對于保證自動化設(shè)備的穩(wěn)定性、質(zhì)量精度和使用壽命都有著非常明顯的提升作用。而且專用夾具能夠?qū)α慵庸さ墓ぷ餍蔬M行有效地提高，同時降低實際工作強度，實現(xiàn)零件的智能化加工生產(chǎn)。所以本文主要就數(shù)控加工設(shè)備的專用夾具設(shè)計進行研究，希望能為相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展提供一些參考和助力。

二、數(shù)控加工設(shè)備專用夾具設(shè)計要點

數(shù)控加工設(shè)備專用夾具主要由三部分組成，分別為定位裝置、夾具體和夾緊裝置。在設(shè)計時需考慮配合數(shù)控加工設(shè)備智能化、開放性等特點，要求能夠以高效率、高精度和高適應(yīng)性為基本要求輔助零件的加工。首先，加工人員通過零件要求確定相應(yīng)的形位公差和尺寸，然后利用夾具的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)配合三位配裝圖來確定相關(guān)方案，之后通過對夾緊力的校驗和加工精度分析來完善設(shè)計方案，最終完成相應(yīng)設(shè)計。在設(shè)計過程中有以下幾點需要注意：首先要避免夾具和機床之間相互影響，從而影響加工的精度;其次，要考慮夾具的適用性，避免因為夾具旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的操作安全和質(zhì)量平衡問題;第三，要確保夾具定位的準確性;第四，要考慮夾具的剛度和受力要求。

三、數(shù)控加工設(shè)備專用夾具設(shè)計過程

（一）定位設(shè)計

定位功能是夾具的主要功能，定位功能分為完全定位和不完全定位，主要應(yīng)對不同剛度和精度的零件加工。所謂定位設(shè)計，就是對夾具限制加工零件的定位方式進行設(shè)計。定位裝置的設(shè)計首先需要分析工件結(jié)構(gòu)的聯(lián)系，以相關(guān)的零件信息為基礎(chǔ)建立模型基礎(chǔ)，并在此之上通過三維數(shù)軟件進行建模，最終形成定位裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計。數(shù)控加工設(shè)備的夾具設(shè)計需要根據(jù)實際加工應(yīng)用情況來對六個方向的自由度進行設(shè)計，要注意夾具定位的靈活性，需要對具體設(shè)計進行簡化，因為復(fù)雜的設(shè)計不方便對夾具進行調(diào)整，會為零件的加工生產(chǎn)制造了困難。在進行重復(fù)定位的設(shè)計時也要根據(jù)實際情況進行設(shè)計，如果該零件加工有重復(fù)定位需求，就需要進行相應(yīng)的調(diào)整。同時也要避免出現(xiàn)不確定定位現(xiàn)象，不確定定位是導(dǎo)致零件出現(xiàn)加工變形的重要因素。

（二）剛度設(shè)計

通常情況下，夾具的剛度決定了零件在加工過程中是否穩(wěn)定，如果剛度出現(xiàn)剛度不足問題，就很容易對零件的加工精度產(chǎn)生影響;同樣的，在進行數(shù)控加工專用夾具的設(shè)計中，一旦剛度大于零件加工的要求，零部件就會在加工過程中出現(xiàn)動態(tài)誤差，所以設(shè)計者需要根據(jù)實際工藝操作需求來進行設(shè)計夾具的剛度。在實際加工過程中發(fā)現(xiàn)夾具的實際剛度沒有達到設(shè)計要求，設(shè)計者還可以通過修正夾具元件的的措施來對夾具剛度進行補正，也可以改變夾具的重心來對零件加工過程進行運動補償。

（三）夾緊裝置設(shè)計

在夾緊裝置的設(shè)計過程中，我們要對三個問題進行重點分析。首先應(yīng)該在夾具夾緊力設(shè)計的過程中要對工件的自由度模型方案以及運動學(xué)定位方案進行確定和分析，其次是要在夾緊力按設(shè)計的過程中要對定位誤差由充分的計算和分析，最后要通過接觸變形知識來對加工零部件的穩(wěn)定性進行模型建立，通過模型來進行夾緊力的合理性判斷。所以為了保證夾具的質(zhì)量，設(shè)計者應(yīng)該對加工時的切削力進行計算，再選擇相應(yīng)的夾緊元件應(yīng)用到三維軟件的裝配圖中，根據(jù)夾緊元件的尺寸及位置需求決定是否對夾具的定位夾緊方案及夾具的結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，這樣能更加直觀地完成夾具裝置的設(shè)計細節(jié)。

（四）安裝設(shè)計

安裝是確定專用夾具的關(guān)鍵性一步，首先設(shè)計者需根據(jù)夾具的三維建模來設(shè)置定位裝置，夾具體和夾緊裝置的位置，通常情況下，兩個定位裝置之間的位置應(yīng)該在允許范圍內(nèi)盡可能的大，以此來保證安裝精度。夾具的安裝部件通常有定位芯軸、銷釘、螺旋夾緊器、芯軸襯套等等，可通過調(diào)整零部間的調(diào)整墊圈使工件保持在準確定位的位置上，或通過對固件元件的修磨來補償其他元器件的誤差，從而更好地提高夾具精度。在進行安裝設(shè)計的最后要進行夾具的干涉檢查，干涉檢查包括觀察、仿真模擬和相應(yīng)的分析計算，確保夾具在加工運行過程中不會出現(xiàn)相互干涉。

四、總結(jié)和展望

總而言之，專用夾具的設(shè)計之路仍有許多問題需要去探究，只有設(shè)計者不斷的進行刻苦鉆研，才能形成對夾具的有效利用，進而提升加工零件的質(zhì)量和精度，進而提高相關(guān)加工企業(yè)的行業(yè)競爭力。

參考文獻：

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